專利名稱:滾輪壓實(shí)混凝土水壩結(jié)構(gòu)和筑造方法
本發(fā)明一般地涉及水壩結(jié)構(gòu)或其類似設(shè)施和建造水庫的水壩的改進(jìn)方法。
到目前為止,建造湖和水庫的水壩的典型結(jié)構(gòu)一般不外乎兩種類型。它們分別是用石塊和泥土填充而成的水壩和傳統(tǒng)的澆筑大塊混凝土水壩。
用泥土和石塊填充而成的水壩比傳統(tǒng)大塊混凝土水壩的成本低。但是,用泥土和石塊填充而成的水壩有許多缺點(diǎn)。例如,它不能經(jīng)受“越過頂部”的水,在這種情況下,水壩結(jié)構(gòu)明顯會被侵蝕。這樣,用泥土和石塊填充造成的水壩必須筑造成高于實(shí)際需要的高度,使泥土、石塊的體積明顯地增加,并導(dǎo)致水壩的截面積和地上高度大大地增加。必須修筑一個分流溢水道以便將過量的水泄掉,特別是在洪水的情況下更需要如此。最后的結(jié)果是這種類型的水壩結(jié)構(gòu)特別是用于較大的水庫或蓄水池時其建造價是較高的。
另外,用泥土和石塊填充造成的水壩當(dāng)水通過水壩的縫隙向外滲透時,則水容易泄漏出。因此,必須采用灌漿和其它的堵漏設(shè)備,諸如連續(xù)塑料襯砌(Continuous plastic liner),以便將足夠的水保持水庫漲滿。必須進(jìn)行周期性的重灌漿和其它堵漏維修。顯然,這種類型水壩的總成本將進(jìn)一步明顯地增加。
傳統(tǒng)的澆注的大塊混凝土水壩的優(yōu)點(diǎn)是具有較窄的橫截面積和低的地上高度。而且,泄漏的問題不大。但是,采用澆灌混凝土方法筑造包括附屬結(jié)構(gòu)(attendant forms)在內(nèi)的整個水壩,并且加上所需的修整工作,則大大地增加建造成本和工時。
最近,采用一種叫滾輪壓實(shí)混凝土(RCC)法建造水壩,它是用濕礫石和水泥混和后填在混凝土預(yù)制板上經(jīng)滾輪一層一層的壓實(shí)。其優(yōu)點(diǎn)是這種水壩不像用泥石造成的水壩那樣,它能經(jīng)受住當(dāng)洪水的水位漲滿時不會被沖垮。而且,它可以和大塊混凝土水壩一樣,具有窄的橫截面積和低的地上高度。
滾輪壓實(shí)混凝土(RCC)水壩與傳統(tǒng)的澆注大塊混凝土水壩相比還有許多優(yōu)點(diǎn)。具體地說,滾輪壓實(shí)混凝土所需的混合物集料沒有嚴(yán)格的要求,它需要轉(zhuǎn)少的混凝土和允許在更寬的范圍內(nèi)選用做混合集料骨料,就是說,可以采用當(dāng)?shù)爻霎a(chǎn)的廉價的骨料,而這些骨料在傳統(tǒng)的澆注混凝土中是不允許使用的。滾輪壓實(shí)混凝土水壩所需要的勞工比傳統(tǒng)的大塊混凝土水壩為少,這主要是因?yàn)槠淠P凸ぽ^少,而且混凝土的鋪開是使用刮土機(jī)而不是用鏟斗一斗一斗的送。由于具有這些占優(yōu)勢的特點(diǎn),則導(dǎo)致滾輪壓實(shí)混凝土水壩與傳統(tǒng)澆注大塊混凝土水壩相比其筑造成本為1/3弱,而投入的工時為1/3。
盡管有這些優(yōu)點(diǎn),滾輪壓實(shí)混凝土水壩的現(xiàn)在技術(shù)仍然存在某些問題必須提出并加以解決。具體地說,就是將滾輪壓實(shí)混凝土鋪開成許多個水平的混凝土層而形成水壩。這種結(jié)構(gòu)必然會沿著水平方向的層與層之間的冷凍結(jié)處造成一個薄弱的平面,這就自然地形成水的通道。當(dāng)水從這些平面滲漏時,巨大的靜壓壓頭實(shí)際上能夠造成足夠大的上升力,從而造成部分的水壩向上提起或者滑移。而且,當(dāng)冬季到來時,水會貯存在滾輪壓實(shí)混凝土層的靠近水壩的表面處,可能會結(jié)冰并且膨脹并在混凝土的層與層之間的冷凍處形成更大的壓力導(dǎo)致日后的泄漏水道進(jìn)一步增大。最終,這就會造成一個不穩(wěn)定狀態(tài),而且需要昂貴的水壩維修費(fèi)。
所以,顯而易見對于滾輪壓實(shí)混凝土水壩的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn),和建造方法的改進(jìn),以便嚴(yán)格限制或消除水的泄漏是完全必要的。
因此,本發(fā)明的主要目的是,提供一個水壩的結(jié)構(gòu)和一個建造水壩的方法,以便有效地克服現(xiàn)在技術(shù)中所存在的上述局限性和缺點(diǎn)。
本發(fā)明的另一目的是,提供一個堅(jiān)固而且安全可靠的滾輪壓實(shí)混凝土(RCC)型的水壩結(jié)構(gòu),并可以在較低的成本條件下快速而易于施工。
本發(fā)明的再一個目的是,提供一個經(jīng)改進(jìn)后能防止水泄漏和顯著降低沿混凝土層產(chǎn)生的上浮壓力傾向的多層滾輪壓實(shí)混凝土水壩新結(jié)構(gòu),它是改進(jìn)整個水壩結(jié)構(gòu)的完整性。
本發(fā)明的其它目的,優(yōu)點(diǎn)和其它獨(dú)特之處將有一部分在以下的描述中加以闡明,而另一部分則將在對以下的有關(guān)技術(shù)進(jìn)行研究分析或?qū)Ρ景l(fā)明的實(shí)踐的學(xué)習(xí)后予以理解。本發(fā)明的有關(guān)目的和優(yōu)點(diǎn),可以通過各種手段并且特別是結(jié)合下面所附的權(quán)利要求
書所指出的內(nèi)容能夠認(rèn)識和實(shí)現(xiàn)。
為達(dá)到上述和其它目的并且按照本發(fā)明所述的目的,一個用于蓄水水庫的改進(jìn)的水壩結(jié)構(gòu)已提供出來,尤其用于中、小型水庫。水壩的結(jié)構(gòu)包括一個用混凝土預(yù)制板邊與邊相連結(jié)砌成的水壩的擋水面,用以直接攔住水庫中的水。預(yù)制混凝土板包括粘在它上面的防水襯砌。一個用傳統(tǒng)的澆灌混凝土方法澆灌的幕墻緊埃著混凝土預(yù)制板上的襯砌。一層層的滾輪壓實(shí)混凝土層緊埃著澆灌的混凝土幕墻延伸出,使水壩完工。
最好防水襯砌系統(tǒng)包括對應(yīng)于每塊預(yù)制混凝土板的單張的塑料墊板。預(yù)制板組件的墊板的一面是在預(yù)制板的擋水面背面,即是遠(yuǎn)離水庫水面和預(yù)制混凝土板的面。這樣,當(dāng)水壩修筑完成之后,襯砌則位于預(yù)制混凝土板與澆灌混凝土幕墻之間。根據(jù)這種布局,則塑料墊板處于與周圍環(huán)境隔離狀態(tài),這樣也就起到保護(hù)作用。
防水墊板可以使用任何合適的防水材料制成,諸如聚氯乙烯板即可。粘結(jié)在預(yù)制混凝土板上的防水墊板與沿著預(yù)制板組件的搭接處密封用的密封墊片之間,采用熱焊法粘焊起來。
澆灌混凝土幕墻與滾輪壓實(shí)混凝土(RCC)是一層層的沿著水平方向建成的。每一個幕墻的截面都是澆灌出來,以形成一個平滑的組合表面用以支撐襯砌來抵抗施加于預(yù)制板組件的擋水面上的流體壓力。滾輪壓實(shí)混凝土層與澆灌的混凝土緊緊地聯(lián)接在一起,形成一個大約45°斜坡的擋水面的背面。
至少用一個細(xì)長的防水墊片,它也是由聚氯乙烯制成的,靠近水壩的底部沿著壩的整個寬度連續(xù)延伸過去。這種防水墊片由預(yù)制板組件的外側(cè)面沿水平方向向外延伸,并與粘結(jié)在預(yù)制板上的襯砌用熱焊法粘焊在一起。這種防水墊片用于阻止水沿著預(yù)制混凝土板與澆灌混凝土幕墻之間向上滲出。最好將阻擋墊片安置在水壩的鍵槽形溝中的澆灌混凝土枕木條中。當(dāng)在水壩結(jié)構(gòu)上存在著由于向上滲出的水在壩底附近形成很大的上浮壓力時,可以考慮在水壩的滾輪壓實(shí)混凝土部位再加一層阻擋墊片。
本發(fā)明的另一方面,是提供一個新穎的建造新型的滾輪壓實(shí)混凝土水壩的方法。該方法包括先建造一屋混凝土預(yù)制板,以形成水壩的擋水面的步驟。第二步是緊埃著混凝土預(yù)制板擋水面的背面澆灌一層混凝土以形成幕墻,然后在靠近幕墻的后面建造一層滾輪壓實(shí)混凝土,在橫截面上延伸到整個水壩的厚度。將上述步驟重復(fù)進(jìn)行,一直達(dá)到所要求的水壩高度為止。
建造方法的另外一個而且是更專門的步驟包括混凝土預(yù)制板阻止水滲出的密封系統(tǒng),它是通過一個在預(yù)制板上粘結(jié)一層防止襯砌和沿著預(yù)制板之間的搭接處焊接上一層襯砌片來實(shí)現(xiàn)。
在建造方法中,最好還包括將一個細(xì)長的阻擋板片沿著水壩的底部延伸至整個水壩寬度的步驟,以防止水向上滲出。
本發(fā)明還有其它一些目的,通過以下的描述對那些已熟習(xí)本發(fā)明技術(shù)的人將變?yōu)轱@而易見的了,將對本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行描述和顯示,亦即是對適合于實(shí)施本發(fā)明的最佳方案之一進(jìn)行簡明扼要的描述。本發(fā)明是有可能實(shí)現(xiàn)其它的各種不同的實(shí)施方案而且在幾個具體細(xì)節(jié)方面進(jìn)行一些修改,而其基本模式方面并不脫離本發(fā)明,對此將被人們所理解。因此,附圖和就有關(guān)方面的描述是對其本質(zhì)的描繪,而不是限制性的。
結(jié)合附圖,并作為說明書的一個組成部分,以描述本發(fā)明的幾個方面,與敘述部分結(jié)合起來用于對本發(fā)明的原則進(jìn)行解釋。圖中圖1是一個按照本發(fā)明的指導(dǎo)原則所建造的水壩擋水面的剖視圖;
圖2是沿圖1所示水壩2-2線的橫截面剖視圖。
現(xiàn)在可以結(jié)合本發(fā)明的實(shí)施方案,進(jìn)行確定具體的標(biāo)準(zhǔn)。附圖就是描述本發(fā)明的一個實(shí)施。
現(xiàn)在參看圖1,經(jīng)改進(jìn)的滾輪壓實(shí)混凝土水壩結(jié)構(gòu)(10)包括許多層混凝土預(yù)制件(11)按照頂對頂?shù)嘏帕?。一個典型的陸面(L)的斷面用以描述改進(jìn)的實(shí)施方案,并用預(yù)制板(11)緊埃著陸面以常用的樣式一層一層砌起來。一個槽形溝(K)在底面(G)上形成,并沿著整個水壩(10)的全長上限定枕木狀的混凝土板S(見圖2)。
圖1中已表示清楚,混凝土預(yù)制板(11)是面對水的溢出方向,這樣則水庫中的水直接與預(yù)制板面相接觸。
粘結(jié)在混凝土板(11)表面的后面(或水的溢出方向的背面)是一個防水的襯板,在改進(jìn)的實(shí)施方案的布局情況如隔板(12)。最好是將隔板(12)放置在預(yù)制件模板的底部,并用T-形固定元件直接與預(yù)制板(11)粘在一起。例如,襯墊板可以是一個65密耳(mil)的聚氯乙烯(PVC)材料,由阿麥弱(Ameron)公司出售的商品名稱叫做AMER-板(AMER-PLATE),該公司設(shè)在加州92621郵區(qū).布諾,北自瑞大街201號(201North Berry Street,Brea,CA92621),也可用其它代用材料。
如圖2所示,預(yù)制板(11)的砌筑是按照豎立垂直負(fù)荷支撐結(jié)構(gòu),沿著搭接邊(13)的形式連結(jié)起來。沿著每個搭接縫的方向放置密封墊片(14),其材料也是采用聚氯乙烯(PVC)為好。密封墊片(14)蓋在搭接邊的水平方向(如圖2所示),同時也蓋在搭接邊的垂直方向(如圖1的剖示圖所示)。密封墊片(14)向隔板(12)上貼結(jié)時是采用熱焊粘合,這樣則可以對水庫中的水(W)造成一個完好的防水層。
對密封墊片(14)進(jìn)行固定的熱粘合可以采用其熱源能夠?qū)ι鲜鰤|片的外露表面進(jìn)行加熱的常規(guī)粘焊技術(shù)。當(dāng)靠近搭接邊(13)的塑料材料加熱時,則聚氯乙烯(PVC)塑料就軟化了,然后將兩者進(jìn)行加壓則牢固地粘合在一起。由于所施加的熱和壓力都進(jìn)行控制,所以在密封墊片(14)和隔板(12)之間以及隔板(12)周圍的焊接處都能獲得很好的模范結(jié)合。
一個混凝土幕墻,一般結(jié)構(gòu)和標(biāo)號(15)所示,它造成一層層或壩層(16),與隔板(12)和密封墊片(14)合成的組合襯砌并列(如圖2所示)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)為了這一目的,采用澆灌混凝土如壩床底部(bedding mix)混凝土。尤其是澆灌混凝土提供一個整體堅(jiān)固的表面,可以承受水庫中的水(W)施加在隔板(12)上的流體壓力。按照這樣的結(jié)構(gòu)布局,則隔板(12)在流體壓力的作用下,不會從預(yù)制板(11)上提升或與預(yù)制板(11)分離開,尤其在沿著搭接處(13)的密封墊片范圍(14)在水的壓力作用下不會脫開。在預(yù)制混凝土板(11)與實(shí)幕墻(15)之間設(shè)有該隔板(12)可以提供一個牢靠的防水層。整個防護(hù)層的整體性,包括隔板(12)和密封墊片(14)也都同樣在任何時候得到充分的保護(hù)。
在靠近幕墻(15)的壩層(16)的地方用滾輪壓實(shí)混凝土層或壩層(20)砌成。如在圖2中的剖示圖所示,壓實(shí)層(20)以最大限度的向外延伸在水壩(10)的底部向外延伸,在壩的頂部向上連續(xù)地縮短。水壩的擋水面的背面(21)的傾斜度,大約是45°或1∶1的斜率。
圖2中已清楚地表示出,澆灌混凝土幕墻的壩層(16)和滾輪壓實(shí)混凝土(RCC)層(20)都是與底面(G)基本平行地鋪設(shè)。由于幕墻的每一層是澆灌而成的,它形成一個寬闊平滑的實(shí)面,從而支持襯墊層。相對應(yīng)的壓實(shí)層(RCC)(20)則沿著上述各層向外延伸,經(jīng)過壓實(shí)以后,則與各相應(yīng)的澆灌層(16)形成一個基本上整體的結(jié)構(gòu)。
至少需要有一個細(xì)長的防水墊片(25),最好用聚氯乙烯制成,設(shè)置在槽形溝(K)內(nèi),并且跨過整個水壩的寬度延伸,形成一個阻擋隔板,隔板片(25)由防水隔層組件沿水平方向向外延伸,如圖2所示。隔板片(25)用熱焊法粘焊在防水隔層的最低的部位。這種結(jié)構(gòu)可以有效地阻止或防止水沿著預(yù)制件隔板(11)和幕墻(15)之間向上滲出。如果需要,還可以另外將一種阻擋片(26)放置在幕墻壩層(16)與滾輪壓實(shí)混凝土之間。
現(xiàn)在考慮本發(fā)明的滾輪壓實(shí)混凝土水壩的筑造方法。首先是把一層預(yù)制件混凝土板砌起來,以形成水壩的立面。其次是埃著預(yù)制件板的溢水方向的背面用澆灌法把一層混凝土隔層砌起來以形成幕墻(15)。再次是緊埃著幕墻(15)用滾輪壓實(shí)混凝土方法將一層壓實(shí)層(20)筑造起來。然后,按照上述步驟重復(fù)進(jìn)行,一直到將水壩砌成所需要的高度。
另外,把每一塊隔板(12)與預(yù)制件(11)粘結(jié)在一起的步驟,要在將預(yù)制件邊對邊地砌好之前進(jìn)行。密封墊片(14)最好用與隔板(12)相同的材料,用熱焊法沿著搭接處(13),與隔板(12)粘結(jié)起來,如此,形成一個完整的防水隔層。一個細(xì)長的阻擋片,也是防水材料制的,在緊埃著水壩底部的擋水面,沿水平方向伸出。這種阻擋片是沿著水壩的全長,并按照水壩底床(G)的構(gòu)形設(shè)置的。將阻擋片與聚氯乙烯隔板(12)粘焊的熱焊方法也是非常重要的。
如果需要的話,可以在水壩(10)的頂部修筑出一個混凝土的蓋板(30),總括言之,申請人已提供一個改進(jìn)的滾輪壓實(shí)混凝土水壩結(jié)構(gòu),它可以消除水的泄漏,而且水壩(10)能夠以最低的成本筑造。每塊聚氯乙烯隔板(12)都是粘結(jié)在預(yù)制件(11)上以形成防水層,搭接處(13)可以通過密封墊片(14)而達(dá)到完全密封。一個幕墻(15)是一層一層的澆灌而成,以支撐防水層。滾輪壓實(shí)混凝土(RCC)層(20)對應(yīng)于每個混凝土壩層(16),這樣就構(gòu)成改進(jìn)結(jié)構(gòu)的基本部分。但是,另外還有阻擋片(25)形成水平的隔層以阻止水平通過預(yù)制件(11)和幕墻(15)之間滲出。阻擋片(25)最好是布置在枕木形混凝土板(S)內(nèi),也可以將另外的阻擋片(26)與之結(jié)合使用。
上面所述的有關(guān)本發(fā)明的一個優(yōu)選的實(shí)例已經(jīng)對描述和闡述的目的表達(dá)清楚。它并不對本發(fā)明的公開進(jìn)行限制。
權(quán)利要求
1.一種用于水庫貯存水的水壩結(jié)構(gòu)或其類似的設(shè)施,其特征包括預(yù)制混凝土板按照在基本垂直的方向上承受載荷的原則形成,并包含一個密封防水裝置,一個澆灌混凝土幕墻緊埃著預(yù)制混凝土板擋水面的背面,滾輪壓實(shí)混凝土緊埃著上述澆灌的混凝土幕墻。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1的水壩結(jié)構(gòu),其特征在于上述預(yù)制混凝土板與水庫中的水直接接觸,上述密封防水裝置與幕墻并列。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1的水壩結(jié)構(gòu),其特征在于所述密封防水裝置粘結(jié)在上述預(yù)制板裝置的擋水面背面。
4.根據(jù)權(quán)利要求
3的水壩結(jié)構(gòu),其特征在于所述密封防水裝置置中包含許多個與上述預(yù)制板對應(yīng)的密封隔板。
5.根據(jù)權(quán)利要求
4的水壩結(jié)構(gòu),其特征在于每個粘結(jié)在預(yù)制混凝土板上的隔板與密封墊片用熱焊接法連接,從而將預(yù)制板的搭接處密封好。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1的水壩結(jié)構(gòu),其特征在于所述的密封防水裝置包含粘結(jié)在每個預(yù)制混凝土板面上的隔板。
7.根據(jù)權(quán)利要求
6的水壩結(jié)構(gòu),其特征在于每個粘結(jié)在預(yù)制混凝土板上的隔板與密封墊片用熱焊接法連接,從而將預(yù)制板的搭接處密封好。
8.根據(jù)權(quán)利要求
7的水壩結(jié)構(gòu),其特征在于所述的隔板和墊片都是聚氯乙烯制成的。
9.根據(jù)權(quán)利要求
8的水壩結(jié)構(gòu),其特征在于所述的隔板是粘結(jié)在預(yù)制板的擋水面背面。
10.根據(jù)權(quán)利要求
9的水壩結(jié)構(gòu),其特征在于所述隔板與其焊結(jié)的密封墊片均設(shè)置在預(yù)制混凝土板和澆灌的混凝土幕墻之間,以便使其與周圍水環(huán)境隔離。
11.根據(jù)權(quán)利要求
1的水壩結(jié)構(gòu),其特征在于澆灌的混凝土幕墻和滾輪壓實(shí)混凝土形成基本水平的延伸層。
12.根據(jù)權(quán)利要求
11的水壩結(jié)構(gòu),其特征在于所述的阻擋裝置是用以阻止水從預(yù)制混凝土板與澆灌的幕墻之間,至少是在靠近水壩的底部向上滲出。
13.根據(jù)權(quán)利要求
12的水壩結(jié)構(gòu),其特征在于所述的阻擋裝置是一個沿著水壩延伸的細(xì)長防水墊片。
14.根據(jù)權(quán)利要求
13的水壩結(jié)構(gòu),其特征在于所述的防水墊片在兩層澆灌的混凝土幕墻之間基本沿著水平方向延伸,形成一個翼形板。
15.根據(jù)權(quán)利要求
14的水壩結(jié)構(gòu),其特征在于所述的密封裝置和防水墊片都是使用聚氯乙烯板制成。
16.根據(jù)權(quán)利要求
15的水壩結(jié)構(gòu),其特征在于所述密封隔板是粘結(jié)在預(yù)制混凝土板上的,而防水密封墊片是沿著水壩長度方向熱焊在密封隔板上的。
17.存貯水的水庫水壩或其類似的設(shè)施的建造方法,其特征在于包括以下步驟a.建造一層基本垂直的承受載荷的預(yù)制混凝土板形成壩面,用以與水庫中的水基本接觸并形成一個防水層,b.緊埃著上述預(yù)制混凝土板和擋水面背面,澆灌一層混凝土,以形成幕墻,c.緊埃著澆灌混凝土層的擋水面的背面,澆灌一層滾輪壓實(shí)混凝土,d.重復(fù)a-c的步驟,一直到水壩修筑完成。
18.根據(jù)權(quán)利要求
17的水壩建造方法,其特征在于包括一個形成防水層的附加步驟,它是通過把單張的防水隔板在砌筑前粘結(jié)在預(yù)制混凝土板上,并用熱焊法將防水密封熱汽與上述隔板沿著搭接處粘焊起來。
19.根據(jù)權(quán)利要求
18的水壩修筑方法,其特征在于包括另一個附加步驟,用防水材料制成的細(xì)長的阻擋板,從接近水壩的底部在與水接觸的壩面的背面上沿著水平方向延伸。
20.根據(jù)權(quán)利要求
19的水壩修筑方法,其特征在于包括一個熱焊接步驟,它將阻擋板片焊接在上述預(yù)制混凝土板上的防水隔板上。
專利摘要
一個用于水庫中存貯水的水壩結(jié)構(gòu),包括預(yù)制混凝土板構(gòu)件形成壩面,一個粘結(jié)的防水密封裝置,一個澆灌的混凝土幕墻在緊靠著預(yù)制混凝土板筑件上的密封裝置的部位。一層一層的滾輪壓實(shí)混凝土設(shè)置在澆灌混凝土幕墻的擋水面的背面。本發(fā)明的水壩的修筑方法包括砌筑一層混凝土預(yù)制板以形成壩面;挨近預(yù)制板在其擋水面的背面澆灌一層混凝土,以形成幕墻;緊挨著幕墻向外延伸建造一層滾輪壓實(shí)混凝土;并重復(fù)這些步驟一直到完成所要求的水壩高度。
文檔編號E02B7/02GK86105987SQ86105987
公開日1987年4月1日 申請日期1986年9月4日
發(fā)明者唐納德·L·塞克斯頓, 羅納德·L·赫特, 理查德·G·劉易斯 申請人:唐納德·L·塞克斯頓, 羅納德·L·赫特, 理查德·G·劉易斯導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan